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Os complexos sanduíche foram desenvolvidos há cerca de 70 anos e possuem uma estrutura tipo sanduíche. Dois anéis orgânicos aromáticos planos (as “fatias de pão”) são preenchidos com um único átomo central de metal entre eles. Como as fatias de pão, os dois anéis estão dispostos em paralelo. Adicionar mais camadas de ‘pão’ e ‘recheio’ produz sanduíches triplos ou múltiplos. “Esses compostos estão entre os complexos mais importantes usados na química organometálica moderna”, disse o professor Peter Roesky, do Instituto de Química Inorgânica do KIT. Um deles é o ferroceno altamente estável, pelo qual seus “pais” Ernst Otto Fischer e Geoffrey Wilkinson receberam o Prêmio Nobel de Química em 1973. O ferroceno consiste em um íon de ferro e dois anéis orgânicos aromáticos de cinco membros. É usado em síntese, catálise, eletroquímica e química de polímeros.
Primeiros Anéis de Tamanho Nano
Há algum tempo, pesquisadores do KIT e da Universidade de Marburg tentam organizar complexos de sanduíche em um anel. “Conseguimos produzir correntes, mas não anéis”, diz Roesky, que coordenou o trabalho de três equipes nas duas universidades. “Graças à escolha da ‘fatia de pão’ certa ou do deck intermediário orgânico, agora conseguimos formar anéis de tamanho nanométrico pela primeira vez”, disse o professor Manfred Kappes, que chefia a Divisão de Química Física de Sistemas Microscópicos da KIT, e o professor Florian Weigend, chefe da Unidade de Química Quântica Aplicada da Universidade de Marburg. O novo nanoring consiste em 18 blocos de construção e tem um diâmetro externo de 3,8 nanômetros. Dependendo do metal usado como ‘recheio’ do sanduíche, ocorre uma fotoluminescência de cor laranja. O novo composto químico foi chamado de ‘cicloceno’ pelos pesquisadores.
O Nanoring é mantido unido por si só
Os três grupos de trabalho realizaram cálculos químicos quânticos elaborados para descobrir por que as moléculas poderiam ser arranjadas em um anel e não formavam mais uma cadeia de complexos sanduíche. Esses cálculos revelaram que a força motriz para a formação do anel é a energia adquirida pelo fechamento do anel. “Inicialmente, nosso desafio era formar um anel. Outros tamanhos de anel podem ser produzidos? Essa nanoestrutura possui propriedades físicas incomuns? Isso será objeto de pesquisas futuras. Mas agora está claro que adicionamos um novo bloco de construção à nossa caixa de ferramentas de química organometálica. E isso é ótimo”, diz Roesky.
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